wd wp Пошук: ⬜

Трэці пачатак тэрмадынамікі

Пачаткі тэрмадынамікі:

Нулявы
Першы
Другі
Трэці

Трэці пачатак тэрмадынамікі, трэці закон тэрмадынамікі, тэарэма Нэрнста — сцвярджае, што энтрапія сістэмы пры набліжэнні да абсалютнага нуля тэмпературы імкнецца да нуля:

lim

T → 0

S

{\displaystyle \lim _{T\to 0}S=0.}

$\{\displaystyle \lim _\{T\to 0\}S=0.\}$ Гісторыя

Першы і другі пачаткі тэрмадынамікі не дазваляюць вызначыць значэнне энтрапіі пры звышнізкіх значэннях тэмпературы. На падставе абагульнення эксперыментальных даследаванняў уласцівасцей розных рэчываў быў устаноўлены закон, які ліквідаваў гэты недахоп. Сфармуляваў яго ў 1906 годзе В. Нэрнст (1864—1941), гэты закон мае назву трэцяга пачатка тэрмадынамікі, ці тэарэмы Нэрнста. Тэарэму у сучасны выгляд прывёў 1911 годзе М. Планк (1858—1947).

Прымяненне

Тэарэму можна выкарыстоўваць для вызначэння дакладнай велічыні энтрапіі.

S

ln ⁡ Ω ,

{\displaystyle S=k_{B}\ln \Omega ,}

$\{\displaystyle S=k_\{B\}\ln \Omega ,\}$ дзе:

{\displaystyle S}

$\{\displaystyle S\}$ — энтрапія сістэмы [Дж/К],

{\displaystyle k_{B}}

$\{\displaystyle k_\{B\}\}$ — сталая Больцмана,

{\displaystyle \Omega }

$\{\displaystyle \Omega \}$ — колькасць мікрастанаў сістэмы.

У класічнай тэрмадынаміцы тэарэма Нэрнста мае абмежаваны ўжытак, бо, у асноўным, пры разліках разглядаецца толькі адноснае змяненне энтрапіі.

Вынікі

Недасягальнасць абсалютнага нуля тэмпературы

Недасягальнасць абсалютнага нуля тэмпературы (-273,15 °C 0) можна растлумачыць:

У межах класічнай тэрмадынамікі:

Пры абсалютным нулі тэмпературы энтрапія сістэмы будзе роўная нулю:

S

ln ⁡ ( 1 )

{\displaystyle S=k_{B}\ln(1)\ =0}

$\{\displaystyle S=k_\{B\}\ln(1)\ =0\}$

Між іншым, гэта азначае магчымасць стварэння вечнага рухавіка другога роду з каэфіцыентам карыснага дзеяння ў 100 адсоткаў:

η

1 −

= 1 ,

{\displaystyle \eta =1-{\frac {T_{2}}{T_{1}}}=1,}

$\{\displaystyle \eta =1-\{\frac \{T_\{2\}\}\{T_\{1\}\}\}=1,\}$ што супярэчыць другому закону тэрмадынамікі.

Можна сфармуляваць прычыну недасягальнасці абсалютнага нуля тэмпературы некалькі іначай:

Калі сістэма ахалоджваецца метадам паўтарэння цыкла адыябатчнага пашырэння (памяншаецца тэмпература) і ізатэрмічнага сціскання (памяншаецца энтрапія), то пры набліжэнні значэння

{\displaystyle T}

$\{\displaystyle T\}$ да нуля энтрапія прымае значэнне нуля і больш не змяняецца.

Гэта значыць, што пры канечнай колькасці паўтарэння цыклаў можна толькі асімптатычна (чым бліжэй да бесканечнасці, тым дакладней) прыбліжацца да стану з

T

{\displaystyle T=0}

$\{\displaystyle T=0\}$ .

Часта трэці пачатак тэрмадынамікі таксама мае фармулёўку, якая вынікае з гэтых двух пунктаў:

«Абсалютны нуль тэмпературы недасягальны»

Паводзіны іншых фізічных велічынь

Пры

T → 0

{\displaystyle T\to 0}

$\{\displaystyle T\to 0\}$ будуць таксама імкнуцца да нуля такія велічыні, як:

{\displaystyle \beta }

$\{\displaystyle \beta \}$ — каэфіціэнт цеплавога пашырэння [K −1],

{\displaystyle c_{P}}

$\{\displaystyle c_\{P\}\}$ — ізабарная цеплаёмістасць [Дж/(кг·К)],

{\displaystyle c_{V}}

$\{\displaystyle c_\{V\}\}$ — ізахорная цеплаёмістасць [Дж/(кг·К)].

Гл. таксама

Літаратура

Базаров И. П. Термодинамика — Москва: Высшая школа,1991. — 376 с.(руск.)
Жилко В. В., Лавриненко А. В., Маркович Л. Г. Физика — Минск: Народная асвета, 2002. — 382 с.(руск.)

Спасылкі

Трэці пачатак тэрмадынамікі, Вялікая Савецкая Энцыклапедыя (руск.)

Тэмы гэтай старонкі (1):
Катэгорыя·Тэрмадынаміка